JP2734398B2 - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JP2734398B2
JP2734398B2 JP7073114A JP7311495A JP2734398B2 JP 2734398 B2 JP2734398 B2 JP 2734398B2 JP 7073114 A JP7073114 A JP 7073114A JP 7311495 A JP7311495 A JP 7311495A JP 2734398 B2 JP2734398 B2 JP 2734398B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/163Soft switching

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の出力バ
ッファ回路に関し、特にスルーレートバッファに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3および図4は従来の出力バッファ回
路を示す回路図である。
【0003】図において内部信号入力端子1は、これら
の出力バッファ回路を含む半導体集積回路の内部から送
られてくる内部信号を受ける端子であり、出力端子2は
上記内部信号に対応する出力信号を半導体集積回路外部
に取り出すための端子である。
【0004】図3において、電源3とグランド間にPc
hトランジスタ4とNchトランジスタ5を直列に接続
し、これらのトランジスタの接続点には出力端子2が接
続されている。また、内部信号入力端子1は、補助Pc
hトランジスタ6,補助Nchトランジスタのゲートお
よびインバータ8,9の入力端子接続されている。イン
バータ8,9の出力端子はそれぞれ抵抗12,13と接
続され、さらに、抵抗12,13のもう一旦はそれぞれ
Pchトランジスタ4,Nchトランジスタ5のゲート
に接続されている。補助Pchトランジスタ6は、電源
3をソースとし、Pchトランジスタ4のゲートをドレ
インとするように接続され、補助Nchトランジスタ7
はグランドをソースとし、Nchトランジスタ5のゲー
トをドレインとするように接続されている。
【0005】上記の出力バッファ回路において、内部信
号がLレベルからHレベルに変化すると、Pchトラン
ジスタ4およびNchトランジスタ5のゲートには最終
的にLレベルが印加される。内部信号変化する特に、図
から明らかなように補助Nchトランジスタ7が導通
し、補助Pchトランジスタ6はターンオフするのでN
chトランジスタ5のゲートには補助トランジスタ導通
とともにLレベルが印加され、Pchトランジスタ4の
ゲートにはインバータ8と抵抗12により、緩やかにH
レベルからLレベルと印加される。同様に、内部信号が
HレベルからLレベルに変化すると、Pchトランジス
タ4のゲートには補助トランジスタ6の導通とともにH
レベルが印加され、Nchトランジスタ5のゲートには
インバータ9と抵抗13により緩やかにLレベルからH
レベルと印加される。つまり、Pchトランジスタ4、
Nchトランジスタ5とも、導通するときにそれぞれの
ゲートへの入力波形が緩やかになまるという出力バッフ
ァ回路である。これらの動作は図5に波形図として示
す。
【0006】図4においては、前述従来令と同様電源3
とグランド間にPchトランジスタ4とNchトランジ
スタ5を直列に接続し、これらの接続点には出力端子2
が接続されている。これとは別に電源3とグランド間に
補助Pchトランジスタ6と補助Nchトランジスタ7
を直列に接続し、これらの接続点には出力端子2が接続
されている。一方、内部信号入力端子1はインバータ1
0とインバータ11の入力端子に接続され、インバータ
10の出力端子は補助Pchトランジスタ6のゲート
に、インバータ11の出力端子は補助Nchトランジス
タ7のゲートにそれぞれ接続されている。さらに、内部
信号入力端子1と出力端子2は2入力NANDゲート1
4の入力端子に接続されるとともに、2入力NORゲー
ト15の入力端子にも接続されている。2入力NORゲ
ート15の出力端子はNchトランジスタ5のゲートに
それぞれ接続されている。
【0007】上記出力バッファ回路においても図3で示
した従来例と同様に、Pchトランジスタ4およびNc
hトランジスタ5が導通する時のみ、出力端子2に急激
に大電流が流れないように考慮されている出力バッファ
回路である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来の出力バッフ
ァ回路では図6の使用例に示すようなコイル等大きなイ
ングクタンス成分を含む負荷の両端を出力バッファ回路
2つで駆動させるというような場合、トランジスタがタ
ーンオフする時、急激にターンオフされるのでコイルの
インダクタンス成分より発生される逆起電力により、一
時的に電源より高い電圧またはグランドより低い電圧が
生じてしまい、半導体集積回路内部の電源ラインまたは
グランドラインに過大電流が流れてしまうという問題点
がある。
【0009】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、トランジスタがターンオフす
る時も、緩やかに変化するようにできる出力バッファ回
路を得る事を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の出力バッファ回
路は、高電位電源と低電位電源との間に、入力信号の低
電位論理レベルで導通する第1のトランジスタと前記入
力信号の高電位論理レベルで導通する第2のトランジス
タとを、これらの順序で直列に接続するとともに、これ
ら第1、第2のトランジスタの接続点を出力端子に接続
した出力バッファ回路部と、前記第1のトランジスタの
導通タイミングを前記第2のトランジスタのターンオフ
タイミングより所定時間遅らせる第1のタイミング制御
部と、前記第2のトランジスタの導通タイミングを前記
第1のトランジスタのターンオフタイミングより所定時
間遅らせる第2のタイミング制御部と、前記第1のトラ
ンジスタのゲートへの入力信号が低電位論理レベルから
高電位論理レベル変化する時、および高電位論理レベル
から低電位論理レベルへ変化する時、該入力信号を緩や
かになまらせる第1のスルーレート制御部と、前記第2
のトランジスタのゲートへの入力信号が低電位論理レベ
ルから高電位論理レベルへ変化する時、および高電位論
理レベルから低電位論理レベルへの変化時、該入力信号
を緩やかになまらせる第2のスルーレート制御部とを備
るものである。
【0011】
【実施例】図1は、本発明による出力バッファ回路の一
実施例を示す回路図である。
【0012】図1の実施例において、内部信号入力端子
1はこの出力バッファ回路を含む半導体集積回路内部か
ら遅られてくる内部信号を受けるための端子であり、出
力端子2はその内部信号に対する出力信号を外部に取り
出すための端子である。電源3とグランド間にはPch
トランジスタ4と、Nchトランジスタ5を直列に接続
されている。また、補助Pchトランジスタ6は、電源
3をソースとし、Pchトランジスタ4のゲートをドレ
インとするように接続され、補助Nchトランジスタ7
は、グランドをソースとしNchトランジスタ5のゲー
トをドレインとするように接続されている。内部信号入
力端子1は2入力NANDゲート8および2入力NOR
ゲート9のそれぞれ1方の入力端子に接続され、2入力
NANDゲート8、2入力NORゲート9の出力端子は
それぞれ抵抗10,11に接続されている。抵抗10の
もう一旦は高VT の(スレッショルド電圧が高い)イン
バータ12の入力端子とPchトランジスタ4のゲート
に接続され、抵抗11のもう一端は低VT の(スレッシ
ョルド電圧が低い)インバータ13の入力端子とNch
トランジスタ5のゲートに接続されている。インバータ
12の出力端子は内部信号入力端子1を入力としている
2入力NORゲート9の残りの入力端子と、補助Pch
トランジスタ6のゲートに接続され、インバータ13の
出力端子は内部信号入力端子1を入力としている2入力
NANDゲート8の残りの入力端子と、補助Nchトラ
ンジスタ7のゲートに接続されている。
【0013】ここで、この一実施例を機能ブロックで考
えてみると、電源3とグランド間のPchトランジスタ
4とNchトランジスタ5の直列接続および両トランジ
スタ5のゲートを入力端子と考えて、出力バッファ部1
8とみることができる。本発明はこの出力バッファ18
を、特に大電流駆動出力バッファの場合と考える。ま
た、抵抗10と補助Pchトランジスタ6は、出力バッ
ファ部18のPchトランジスタ4のゲートへの入力信
号を緩やかに変化させる第1スルーレート制御部16と
みなし、抵抗11と補助Nchトランジスタ7は出力バ
ッファ部18のNchトランジスタ5とゲートの入力信
号を緩やかに変化させる第2のスルーレート制御部17
とみなす。さらに、2入力NANDゲート8と高VT
ンバータ12は出力バッファ18のPchトランジスタ
4の導通タイミングをNchトランジスタ5のターンオ
フタイミングより所定時間遅らせ、出力バッファ部18
の電源3とグランド間の貫通電流を少なくすることを目
的とした第1タイミング制御部14とみなし、2入力N
ORゲート9と低VT インバータ13も同様に出力バッ
ファ部18のNchトランジスタ5の導通タイミングを
Pchトランジスタ6のターンオフタイミングより所定
時間遅らせ、出力バッファ部18の貫通電流を少なくす
ることを目的とした第2タイミング制御部とみなす。
【0014】次に、上記出力バッファ回路の動作につい
て説明する。
【0015】初期状態において、内部信号入力端子1に
入力される内部信号がLレベルとすると、最終的にPc
hトランジスタ4のゲートにはHレベルが印加され、N
chトランジスタ5のゲートにもHレベルが印加され
る。つまり、Pchトランジスタ4がオフ状態、Nch
トランジスタ5がオン状態となり、出力端子2の電位は
Lレベルとなる。この時、2入力NANDゲート8と2
入力NORゲート9のそれぞれの2入力はLレベルとな
っており、補助Pchトランジスタ6のゲートにはLレ
ベルが印加され、補助Pchトランジスタ6はオン状
態、補助Nchトランジスタ7のゲートにもLレベルが
印加され、補助Nchトランジスタ7はオフ状態にあ
る。
【0016】内部信号がLレベルからHレベルに変化す
ると、2入力NORゲート9の出力信号はただちにHレ
ベルからLレベルに変化し、抵抗11を通ることにより
その変化が緩やかになり、Nchトランジスタ5のゲー
トに到達する。また、抵抗11を通ったHレベルからL
レベルへの変化信号は、低V1 のインバータ13を通る
ことでこの入力信号がLレベルからHレベルへの変化時
より大きい遅延を付加して、インバータBの出力端では
LレベルからHレベルへの変化信号となる。この信号に
より補助トランジスタ7をオン状態にするとともに、2
入力NANDゲート8の出力信号をHレベルからLレベ
ルに変化させ、さらに抵抗10によりその変化が緩やか
になり、この信号が高V1 インバータ12を通り、補助
Pchトランジスタ6のゲートへ到着し、補助Pchト
ランジスタ6をオフ状態とする。
【0017】また、抵抗10を通った変化信号はPch
トランジスタ4のゲートにも到着する。以上の動作によ
り、内部信号がLレベルからHレベルに変化するとまず
始めに、Nchトランジスタを緩やかにオフ状態にした
後、所定の遅延をもってPchトランジスタ4を緩やか
にオン状態にしている。
【0018】次に内部信号がHレベルからLレベルへ変
化する時も同様で、2入力NANDゲート8がただちに
変化し、抵抗10を通ったLレベルからHレベルへの変
化信号が始めにPchトランジスタ4のゲートに到着す
る。一方、抵抗10を通ったLレベルからHレベルへの
変化信号は高V1 のインバータ12を通ることでその入
力がHレベルからLレベルへの変化時より大きな遅延を
付加して補助Pchトランジスタ6をオン状態に変える
とともに、2入力NORゲートに到着する。以上の動作
により、内部信号がHレベルからLレベルに変化する
と、まず始めにPchトランジスタ4を緩やかにオフ状
態にした後、所定の遅延をもってNchトランジスタ5
を緩やかにオン状態にしている。
【0019】ここで、補助Pchトランジスタ6および
補助Nchトランジスタ7は、それぞれPchトランジ
スタ4およびNchトランジスタ5の導通時の入力波形
をさらに緩やかにする目的と接続されており、その効果
をさらに向上するためには抵抗10とPchトランジス
タ4の間と、抵抗11とNchトランジスタの間に適当
な抵抗を付加するとよい。これらの動作は図2に波形図
として示す。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば図6
の使用例に示すようなコイル等大きなインダクタンス成
分を含む付加の両端を大電流駆動バッファ回路2つで駆
動させるというような場合、トランジスタがターンオフ
する時、緩やかにターンオフされるので、この大きなイ
ンダクタンス起因の電源ラインまたは、グランドライン
への過大電流を抑制できる。さらに通常のスルーレート
バッファと同様にトランジスタラインのノイズが低減で
き、また、トランジスタの導通タイミング、ターンオフ
タイミング調整によって、出力バッファ部の貫通電流も
抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の出力バッファ回路。
【図2】本発明の出力バッファ回路の動作波形図。
【図3】従来の第1実施例の概略図。
【図4】従来の第2実施例の動作波形図。
【図5】従来の第1実施例の動作波形図。
【図6】出力バッファの使用例を示す図。
【符号の説明】
1 内部信号入力端子 2 出力端子 14 第1タイミング制御部 15 第2タイミング制御部 16 第1スルーレート制御部 17 第2スルーレート制御部 18 出力バッファ部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高電位電源と低電位電源との間に、入力
    信号の低電位論理レベルで導通する第1のトランジスタ
    と前記入力信号の高電位論理レベルで導通する第2のト
    ランジスタとを、これらの順序で直列に接続するととも
    に、これら第1、第2のトランジスタの接続点を出力端
    子に接続した出力バッファ回路部と、 前記第1のトランジスタの導通タイミングを前記第2の
    トランジスタのターンオフタイミングより所定時間遅ら
    せる第1のタイミング制御部と、 前記第2のトランジスタの導通タイミングを前記第1の
    トランジスタのターンオフタイミングより所定時間遅ら
    せる第2のタイミング制御部と、 前記第1のトランジスタのゲートへの入力信号が低電位
    論理レベルから高電位論理レベル変化する時、および高
    電位論理レベルから低電位論理レベルへ変化する時、該
    入力信号を緩やかになまらせる第1のスルーレート制御
    部と、 前記第2のトランジスタのゲートへの入力信号が低電位
    論理レベルから高電位論理レベルへ変化する時、および
    高電位論理レベルから低電位論理レベルへの変化時、該
    入力信号を緩やかになまらせる第2のスルーレート制御
    部とを備える 出力バッファ回路。
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